電不是萬(wàn)能的,但是沒(méi)有電卻是萬(wàn)萬(wàn)不能,相信這一點(diǎn)大家都深有體會(huì)。
回看當(dāng)下的移動(dòng)智能生活更是處處離不開(kāi)電池,小到手機(jī)、平板、相機(jī)等移動(dòng)數(shù)碼產(chǎn)品,大到電瓶車、新能源汽車,都離不開(kāi)這個(gè)幕后主角--鋰電池,鋰電池的發(fā)明者也實(shí)至名歸獲得了2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
面對(duì)如此重要不可替代的鋰電池,有些小伙伴卻要化身杠精:“遙控器、熊孩子的玩具汽車不還是依然使用的是一次性干電池嗎?即使是支持充電功能也多為鎳氫電池啊,這些日常使用到的物品沒(méi)有選擇鋰電池?。 ?/span>
確實(shí),鋰電池這些領(lǐng)域的使用較為罕見(jiàn),這是為什么呢?
鋰電池的前世今生
20世紀(jì)70年代石油危機(jī)漫延全球,美國(guó)石油巨頭埃克森美孚認(rèn)為石油這種不可再生的資源,終有一天會(huì)出現(xiàn)“彈盡糧絕”。
所以組建研發(fā)團(tuán)隊(duì),開(kāi)發(fā)能夠替代石油的新能源技術(shù),鋰電池就是當(dāng)時(shí)開(kāi)發(fā)新型電池之一。
但當(dāng)時(shí)由于電極材料存在極大的安全風(fēng)險(xiǎn),鋰電池并未進(jìn)入市場(chǎng)。直至1985年,日本科學(xué)家吉野彰使用石油焦和鈷酸鋰作為電極材料,才使得鋰電池正式進(jìn)入商用。
鋰電池的優(yōu)勢(shì)
經(jīng)過(guò)三十多年的迭代升級(jí),鋰電池在能量密度、成本和安全性方面取得了很大進(jìn)步,不僅廣泛使用于便攜式電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車,還可用于太陽(yáng)能、風(fēng)能的能量?jī)?chǔ)備,逐漸深入我們的生活中。
鋰電池的優(yōu)勢(shì)之一就是能量密度高,通俗點(diǎn)說(shuō)在重量一樣的情況下,鋰電池所含的電量更多。
目前最高已經(jīng)能達(dá)到460-600Wh/kg,是鉛酸電池的約6-7倍,這也是純電汽車使用鋰電池的原因之一,在較好控制車重,減少能量消耗的同時(shí)給予車輛更高的續(xù)航儲(chǔ)備。
優(yōu)勢(shì)之二是鋰電池的額定電壓高,如果用電池作比喻的話,一節(jié)鋰電池的電壓(3.7V)約為3節(jié)鎳氫電池(1.2V)加起來(lái)的總電壓。
換言之,如果我們需要將一節(jié)節(jié)電池連接起來(lái)組成電池電源組,那么鋰電池所需要的電池?cái)?shù)量會(huì)更少,從而電池出現(xiàn)故障的概率就越低,就體積來(lái)說(shuō)也會(huì)更小更輕便,但輸電效率依舊在線。
鋰電池的另一個(gè)主要競(jìng)爭(zhēng)力則是其自放電率低,說(shuō)的通俗點(diǎn)就是電池?cái)R那一段時(shí)間不使用,鋰電池相比其他電池的自然損耗量會(huì)較小,鋰電池的自放電率一般不到鎳氫電池的1/20。
鋰電池的缺點(diǎn)
當(dāng)然鋰電池并不是盡善盡美的,依然還是有一些缺點(diǎn),并且是需要重視的。
例如鋰電池的安全性就不如其他電池,鋰電池溫度較高時(shí)容易發(fā)生熱失控,導(dǎo)致爆炸?;蛘呤卿囯姵貎?nèi)隔膜發(fā)生損壞時(shí),正極和負(fù)極會(huì)直接接觸,造成短路,導(dǎo)致電池瞬間爆炸。
由于鋰電池存在如此高危險(xiǎn)性的安全隱患,廠商在生產(chǎn)鋰電池時(shí),會(huì)另外在鋰電池內(nèi)設(shè)置三重保護(hù)機(jī)構(gòu),采用開(kāi)關(guān)元件、適當(dāng)?shù)母舭宀牧虾驮O(shè)置安全閥等等。
也因此鋰電池的制造工藝就會(huì)相對(duì)更復(fù)雜,同時(shí)制造的成本和市場(chǎng)售價(jià)也會(huì)相應(yīng)水漲船高。
在電池壽命方面,由于鋰電池在充電和放電期間,難免會(huì)出現(xiàn)電池容量平衡變化的情況,活化的鋰離子會(huì)逐漸減少,導(dǎo)致鋰電池的壽命大幅降低。
就目前的技術(shù)水平來(lái)說(shuō),電動(dòng)車的鋰電池循環(huán)使用壽命一般僅為3-5年。
除此以外,鋰電池的高電壓也是把雙刃劍,如果不善加使用,高電壓的鋰電池容易造成相應(yīng)設(shè)備的絕緣老化,使用壽命降低,嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接燒毀電器。
為啥5號(hào)鋰電池鮮為人見(jiàn)?
這需要追溯到為什么電池廠商較少生產(chǎn)5號(hào)鋰電池。
由于自身的理化特性,鋰電池的默認(rèn)初始電壓3.7V,要大于日常使用的1.2V電池,如果沒(méi)有查看電壓需求直接使用鋰電池,就有很高概率導(dǎo)致設(shè)備報(bào)廢。
如果硬要降低鋰電池電壓,那昂貴的制造成本必定對(duì)售價(jià)造成困擾。不過(guò)一次性的鋰鐵電池也相對(duì)優(yōu)勢(shì)明顯,具備電池容量大、體積小、重量輕、大電流放電、低溫性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。
總結(jié)
鋰電池雖然性能優(yōu)異,也深得國(guó)內(nèi)外新能源車企的青睞,但其本身仍存在一定的缺點(diǎn)和限制,使用過(guò)程中具備基本的用電知識(shí),才能避免鋰電池在安全問(wèn)題上“擦槍走火”。
而這歸根結(jié)底還是一項(xiàng)過(guò)度技術(shù)的問(wèn)題,相信隨著科研的進(jìn)步,在未來(lái)一定會(huì)有安全性能更高、密度更大的電池技術(shù)出現(xiàn)。
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